Питание pll видеокарты что это
Сегодня мы постараемся рассказать о линиях PCI-E, как они влияют на производительность в играх. А так же о битности шины видеокарты, для чего она нужна и как влияет на производительность опять же в играх.
Линии PCI-Express, это интерфейс между всеми узлами материнской платы. Где видеочип Вашей карты использует до 16 линий при обмене данными с процессором. То есть, это канал с данными, пропускная способность которого, зависит, от количества этих линий.
Битность шины видеопамяти, это интерфейс, по которому видеочип обменивается данными с видеопамятью. То есть канал с пропускной способностью измеряемый в битности , если больше, то больше данный проходит за раз.
Сейчас на видеокартах используют все линия PCI-E (16), но в зависимости от чипсета материнской платы, они урезаются на самой плате, для удешевления. Так же на самых бюджетных видеокартах, производитель урезает PCI-E линия, сразу на них самих, но данные мы рассматривать не будем, там это ни на что не влияет в целом.
- Чипсеты материнский плат (Intel), разделяются не только возможностями разгона и дополнительных настроек системы, а так же в используемых линиях PCI-E. (пример: h чипсет, использует 6 линий PCI-E, b чипсет использует 12 линий PCI-E, Z чипсет, использует все доступные лини PCI-E - 24) Есть исключение это H470 чипсет, там 20 линий PCI-Express.
- Линия питания PCi-E идут не только на видеокарту, но и на любое устройство, что Вы решите использовать, будь то Wi-Fi в слоте PCI-E x1, м.2 накопитель, sata жесткий диск. Соответственно, чем больше Вы используете устройств в системе, тем меньше у Вас остается свободных линий PCI-E на видеокарту.
- К AMD данная статья подходит только для понимания битности шины, так как во всех материнских платах под AMD реализована поддержка 16 линий PCI-E, как минимум. Но от их уменьшения из-за множество доп. устройств в системе, они не застрахованы.
Q: Какие напряжения на мат. платах используют системы питания с 1 и более фаз?
A: Основные напряжения на материнских платах следующие:
- Напряжение на процессоре – CPU Core Voltage (Vcore, оно же VCC). Возможные варианты – от 4-х реальных фаз до 32-х виртуальных.
- Напряжение на встроенном контроллере памяти в процессоре – CPU_VTT (оно же QPI Voltage) для процессоров Intel или CPU_NB для процессоров AMD. Обычно 1, 2 или 3 фазы.
- Напряжение на памяти – DRAM Voltage (Vdram, оно же Vddr, Vdimm, Vmem). Обычно 1, 2 или 3 фазы.
- Напряжение на северном мосту – IOH Voltage (Vioh) для чипсетов Intel, SPP Voltage (Vspp) для чипсетов NVIDIA, NB Voltage (Vnb) для остальных чипсетов. Обычно 1, 2 или 3 фазы.
- Напряжение на южном мосту – ICH Voltage (Vich) для чипсетов Intel, MCP Voltage (Vmcp) для чипсетов NVIDIA, SB Voltage (Vsb) для остальных чипсетов. Обычно 1 фаза либо LDO.
- Напряжение на Platform Controller Hub (PCH) – PCH Voltage (Vpch) для чипсетов Intel для Socket 1156. Обычно 1 фаза либо LDO.
- Напряжения остальных компонентов (PLL, HT, FSB, коммутаторы линий PCI-E) практически никогда не используют что-то более сложное, чем LDO, поэтому их можно не рассматривать.
Исследование потенциала системы охлаждения
Пояснения к графикам:
- Красная линия – максимальная температура.
- Синяя - в режиме простоя.
- Черная линия показывает уровень издаваемого шума, при определенных оборотах вентилятора.
- Пунктирная линия указывает на диапазон регулировки в автоматическом режиме вентилятора.
В процентах указана скорость вентилятора/ов, выставленная в MSI Afterburner, начиная от 20% (для видеокарт NVIDIA от 35%) до 100%, с шагом 5%. Таким образом, чтобы понять, насколько нагреется видеокарта, и как сильно она будет шуметь, скажем, при 50% скорости вентилятора, достаточно провести вертикальную линию через отметку 50%. В местах пересечения получаем три значения: с красной линией – максимальную температуру в нагрузке, с синей линией – температуру в простое, с черной линией – уровень шума.
Все видеокарты тестировались с заводскими частотами. Учтите, что звукозапись в видеоматериалах приукрашает уровень шума.
Температура графического ядра и системы питания.
Чтобы рассмотреть все результаты, кликните по схеме выше.
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news - это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
7505 дней бескорыстного следования идеалам
Q: Что такое реальные и виртуальные фазы? Какие бывают реализации виртуальных фаз питания?
A: Реальное количество фаз определяет режим работы контроллера напряжения. Фазы можно считать виртуальными, если их больше, чем максимально поддерживаемое используемым контроллером напряжения.
Системы питания по степени "виртуальности" фаз можно поделить на три типа:
1. Традиционного типа, то есть без виртуальных фаз. Количество фаз в контроллере питания равно количеству драйверов, а также количеству дросселей и пар мосфетов. Тут все честно и прозрачно.
2. Параллельное соединение виртуальных фаз. Количество фаз в контроллере питания равно количеству драйверов, но на каждую реальную фазу приходится увеличенное количество дросселей и мосфетов, соединенных параллельно. Использование параллельного соединения можно отследить прозвонкой затворов у мосфетов между собой. Пример: 24-фазные материнские платы Gigabyte, за исключением GA-X58A-UD9.
3. Виртуальные фазы не соединены параллельно, а управляются каждая своим драйвером. Но реальное количество фаз, поддерживаемое контроллером напряжения, все равно меньше количества драйверов. В этом случае прозвонка затворов у мосфетов уже ничего не покажет. Пример: MSI Big Band XPower, MSI R5870 Lightning, MSI N480GTX Lightning
Q: Что такое LDO?
A: Low-dropout (LDO) regulator – микросхема, понижающая напряжение до нужного уровня, без использования фаз питания. Используется для формирования питающего напряжения на компонентах, не очень требовательных к качеству питания и не потребляющих большой ток. Часто применяется на материнских платах для питания южных мостов и на видеокартах для напряжения PCI-E Voltage (Vpcie, оно же PEXVDD).
Инструментарий и методика тестирования
Для корректного замера температуры и шума использовались приведенные ниже условия. Помещение, внутри которого располагается система автоматической поддержки климатических условий. В данном случае уровень температуры был установлен на отметке 24°C +/-1°C. За точностью соблюдения заданных параметров наблюдало четыре датчика, один из которых находился в 5 см от вентилятора системы охлаждения видеокарты и был ведущим. По нему происходила основная коррекция температуры в помещении.
Звуко- и видеозапись системы охлаждения производилась на расстоянии ~10 см от вентилятора. Первые 5-10 секунд без нагрузки в режиме простоя, далее включалась 100% нагрузка с помощью программы Furmark. Наибольший уровень шума достигается в конце аудиозаписи. Заранее определялся температурный режим и шум, чтобы в процессе записи аудиодорожки вы смогли услышать именно максимальный шум. В процессе просмотра видеороликов можно выделить тембр и характер звуков, издаваемых системой охлаждения. Предупреждаю вас, что звук на них сильно приукрашен, то есть ощущается сильнее, чем есть на самом деле.
Уровень потребления электричества в простое оценивался по показаниям тарификатора E305EMG сразу после загрузки операционной системы. Значения, отображаемые на графике, соответствуют минимально достигнутым цифрам с прибора. Под нагрузкой видеокарты тестировались программой Furmark. После 10-15 минут температура и обороты вентилятора достигали своего теоретического максимума, после чего данные заносились в таблицу.
Температура силовых цепей измерялась путем установки термодатчика в пространство между радиатором и термопрокладкой в самое нагруженное место. Либо крепились непосредственно на силовые транзисторы в нескольких точках.
Q: Какие элементы могут входить в состав системы питания:
A: Вот список основных элементов:
-
(PWM Controller). Основной элемент системы питания. Именно он определяет максимально возможное количество фаз, но не обязательно все они будут использоваться. Один и тот же контроллер может использоваться на разных моделях, но с разным количеством задействованных фаз. В качестве примера приведу 4-фазный Primarion PX3544, который используется на видеокартах GeForce 8800 GT (2 фазы), GeForce 8800 GTS 512 Mb (3 фазы) и GeForce 9800 GTX (все 4 фазы). (inductors). (capacitors). (MOSFETs). (drivers). Могут быть реализованы как в виде отдельных микросхем, так и интегрированы в контроллер напряжения, в микросхему DrMOS или даже в микросхему для удвоения фаз. Количество драйверов не может быть меньше количества реальных фаз.
- Микросхемы DrMOS. Представляют собой сборку из пары мосфетов (нижний + верхний) и драйвера в одном корпусе. Производятся компаниями Renesas Electronics, Fairchild Semiconductors, Vishay Siliconix и Infineon Technologies . Используются на материнских платах MSI и (с недавних пор - Gigabyte). Так же можно встретить на некоторых референсых видеокартах NVIDIA и ATI, например на GeForce GTX295 (Single PCB) и Radeon HD4770.
- Удвоители фаз (Phase Doubler) с интегрированными драйверами. Пока мне встречались только Intersil ISL6611A и uPI Semiconductor uP6284, которые из одной фазы делают две, преодолевая, таким образом, ограничение контроллера напряжения на количество максимально поддерживаемых фаз.
Q: Какие ошибки допускают авторы обзоров при описании систем питания?
- Вместо того чтобы попытаться самостоятельно разобраться в системе питания, просто копируют информацию из "reviewers guide", из пресс-релизов, с сайта производителя, из других обзоров, не всегда соответствующую действительности.
- Последнее время все чаще можно встретить фразы типа "система питания построена по схеме X+Y" или даже "X+Y+Z". Это приводит к запутыванию читателей. Сначала они читают обзор видеокарты, где напряжение на GPU приплюсовано к напряжению на памяти, а затем, читая обзор материнской платы, думают, что там к напряжению Vcore тоже приплюсована память, а не напряжение на контроллере памяти встроенном в процессор. Чтобы избежать путаницы, лучше указывать раздельно к каким напряжениям относятся те или иные фазы. Единственный случай, когда уместно указание вида "X+Y" – это когда оба напряжения управляются одним и тем же контроллером (например, в системах питания процессоров AMD на материнских платах под Socket AM3/AM2+).
- Думают, что система питания северного моста обязательно должна быть рядом с северным мостом, а система питания памяти – рядом со слотами памяти и т.д. Это не всегда так. Да, чем короче длина проводников от системы питания до питаемого элемента, тем лучше. Но место на PCB ограничено и при нынешней очень высокой плотности компонентов, не всегда удается размещать все необходимое поблизости. Система питания северного моста может находиться, к примеру, между южным мостом и слотами памяти, а рядом с северным мостом не редко можно встретить систему питания встроенного контроллера памяти в процессоре.
- Не используют мультиметр для проверки своих предположений о принадлежности элементов системы питания к тому или иному напряжению. В некоторых случаях без мультиметра правильно определить количество используемых фаз бывает довольно сложно. Например, когда контролер напряжения поддерживает до 3-х фаз и на плате мы видим 3 дросселя, а при замерах мультиметром выясняется что фаз все-таки две, потому что третий дроссель стоит на входном напряжении (+12V VCC).
Q: Как расшифровать маркировку вида "XX-XX" (AT-8D и т.п.) у контроллеров напряжения производства Richtek?
Реальные различия в использовании видеокартой линий PCi-E в тестах 3DMark:
Сравнение X16, X8 и X4 линий PCI-e версии 3.0 в GPU-Z.
Тест в играх с разным числом линий PCI-Express
Как видите, даже при сравнении 16 линий против 1й, производительность падает лишь на 12-13%. С учетом, что 1 линии PCI-e не бывает на видеокарту, то какую бы материнскую плату Вы бы не купили и сколько бы не навесили доп. оборудования. Потеря по производительности видеокарты из-за занятости каналов PCI-E, будет не более чем разница между x16 и x4, то есть 1-2%. Что совершенно не значительно и в районе обычной погрешности теста. Так, если Вы собираетесь собирать компьютер (покупать), для дома и у Вас нет RAID масивов, 2х видеокарт и прочего оборудования, то можете покупать любую материнскую плату, в плоть до H чипсета. На производительность видеокарты, это не отразиться. Но Мы советуем выбирать чипсет B , с полноценной поддержкой 2х канальной памяти, не будет потери производительности в оперативной памяти, а дороже она в среднем, лишь на 1000 рублей.
Количество линий (каналов) PCI-E, Вы можете посмотреть самостоятельно на сайте производителя в спецификации чипсета.
Количество линий (каналов) PCI-E, Вы можете посмотреть самостоятельно на сайте производителя в спецификации чипсета.
Количество линий (каналов) PCI-E, Вы можете посмотреть самостоятельно на сайте производителя в спецификации чипсета.
Вывод по количеству линий PCI-E
Для обычного игрового ПК с 1й видеокартой, нет абсолютно никакой разницы в количестве линий PCI-E используемых по факту в материнской плате или видеокарте.
1,40 В, 4900 МГц, 75 градусов.
Проверка стабильности первоначально проводилась с использованием теста Linpack. Помимо того варианта, что представлен на скриншотах (2048 Мбайт, 10 прогонов), использовался и «усиленный режим»: объем памяти 2560 Мбайт, 20 прогонов теста. Учитывая, что система впоследствии без проблем отработала широкий набор тестов при максимальном разгоне, я посчитал такую проверку достаточной. Нестабильности не наблюдалось.
Предложение было принято и пущено в дело. Для тестирования использована последняя версия PRIME95, доступная на момент написания статьи – Prime 26.5 build 5.
Полученные данные приведены в виде таблицы:
реклама
* приводится температура самого горячего ядра CPU, усредненная температура всех четырех ядер во всех случаях ниже на 2-3 градуса.
Использован алгоритм In-Place Large FTTs, время теста – 4 часа.
Считается, что данный тест хорошо выявляет ошибки только при большом времени проведения. Идеальный вариант – 10-12 часов. Это замечательная затея, когда необходимо проверять одну частоту, но у меня - с кучей «пристрелочных» прогонов и проведением ряда других экспериментов такое тестирование затянулось бы больше, чем на неделю. Поэтому была выбрана компромиссная величина (4 часа) – очень многие ошибки могут проявиться и за этот срок. Безусловно, иногда возникает и другая ситуация: «через 8 часов теста проявилась некритическая ошибка с подсчетом результата на одном из четырех ядер». Такие «подлые» ошибки, в самом деле, могли пройти сито теста незамеченными.
Это важно для истинных фанатов «полировать» стабильность системы. Я же, принимая во внимание полную работоспособность процессора в широком наборе тестов и отсутствие проблем на протяжении двух недель (CPU исправно трудился в стенде на частоте 4900 МГц), посчитал такой фанатизм неоправданным. Тем более что необходимый результат был все равно получен.
И он оправдал затраты времени. В двух критических случаях («абсолютный» разгон до 4900 МГц и разгон при низком напряжении 1,15 В) были выявлены ошибки. Два других результата остались без изменений. Таким образом, этот тест действительно является для процессора более сложным, чем обычный Linpack, и может быть рекомендован для проверки стабильности (особенно, при наличии массы свободного времени ).
Звучит хорошо, инструмент для тестирования, кажется, найден. Но здесь необходимо учитывать еще одну ключевую особенность процессоров Sandy Bridge: они вообще плохо подходят для проверки на стабильность традиционными методами. Обычно принято рассуждать так: «нагрузим по полной, прогреем до максимума, оставим на долгое время – если будет стабилен в таких «адских» условиях, то уж обычную эксплуатацию точно выдержит».
Здесь данная логика не работает: неоднократно отмечалось, что новый 32 нм процессор после разгона способен вызвать падение Windows в «синий экран смерти» (BSOD) в совершенно безобидных ситуациях. И это притом, что до этого он без проблем выдержал испытания в Linx, Prime95, OCCT, S&M и остальных.
Достоверного объяснения такому поведению процессора нет. Однако по описанию многих подобных случаев становится понятно, что чаще всего потеря стабильности происходит при переключении между состояниями Intel C-State и в связи с работой технологии Intel EIST. Вот почему я советовал отключить их в соответствующем разделе меню BIOS Setup. «На пальцах» это объясняется очень просто – необходимо убрать все функции, которые так или иначе могут самостоятельно влиять на режим работы процессора: пусть он функционирует на жестко заданной частоте и при фиксированном напряжении – стабильнее будет. Но и после выполнения этих действий система не застрахована от вылетов, хотя их вероятность и снижается.
Я четырежды сталкивался с проблемой внезапного вылета в BSOD. Ситуация соответствовала описанной: зависания происходили при работе с офисными приложениями, при выходе из игры и просто на рабочем столе Windows в момент подключения «флэшки». Эти случаи возникали только при явном переразгоне процессора, и легко исправлялись небольшим снижением частоты.
реклама
Исходя из своего опыта, я рекомендую следующие алгоритмы проверки стабильности системы.
Быстрый вариант: 20 прогонов Linpack для нахождения грани стабильности, а в случае успеха – снижение частоты на 100 МГц для перестраховки (это не так много – в пределах 2-2,5% от итогового значения). Вероятность стабильной работы при повседневном использовании очень велика. Если же со временем система «поймает» BSOD – еще минус 100 МГц должны решить проблему в том случае, если виновником окажется процессор. «Продавливание» частоты повышением напряжения (если есть запас) также может сработать, но обычно оно эффективно только при низких (1,2-1,3 В) значениях «вольтажа». Неоднократно отмечалось, что при значениях 1,35-1,37 В и очень высоких частотах дальнейший рост напряжения может наоборот вызвать снижение порога стабильности. Тогда остается только снижать множитель.
Тщательный вариант: 20 прогонов Linpack для «пристрелки», 6-10 часов Prime95 для выявления мелких ошибок и определения итоговой частоты. Самое забавное, что и это не дает 100% страховки от последующих проблем, несмотря на трудоемкость процесса. В случае зависаний придется по-прежнему снижать частоту. В общем – «не буди лихо, пока оно тихо». Если система не «падает» - не стоит ее подвергать суточным тестам, ошибки, выявленные ими, могут никак не проявиться на практике, а вот частоту придется снижать.
К заголовку можно добавить «… и P8P67 Deluxe», поскольку организация BIOS Setup этих плат практически идентична, а схемы преобразователей питания CPU схожи (хотя на модели Deluxe его усилили четырьмя дополнительными фазами).
Настроек питания, как и положено оверклокерским продуктам, у плат много.
Loadline Calibration – стандартная система увеличения напряжения питания CPU под нагрузкой. Когда такие механизмы только появлялись, у них обычно была всего одна настройка: «выкл/вкл». Причем в первом случае получались значительные просадки под нагрузкой, а во втором – такие же значительные завышения. Сейчас дело наладилось, на всех солидных платах у Loadline Calibration есть несколько алгоритмов работы. На платах ASUS их сразу пять: Regular -> Medium -> High -> Ultra -> Extreme. Последние два режима названы очень грозно, кажется, что при их использовании система завысит напряжение питания CPU на 100500 В, взорвется и сгорит . На деле все не так страшно.
Перед проведением тестов передо мной стояла задача подобрать режим работы без просадок и завышений. Методика проста – был взят самый простой вариант разгона: 1,15 В – 4000 МГц, и проведены тесты нескольких алгоритмов с контролем подаваемого напряжения программными средствами (HWMonitor 1.17, CPU-z). По уму, конечно, стоило бы использовать аппаратный контроль с допайкой выводов на мультиметр, но и такой упрощенный метод позволяет понять направление подстройки (завышение/просадка) и величину разброса значений.
Данные опять приводятся в виде таблицы для удобства восприятия.
* снижение напряжения приводило к зависанию системы во время десятикратного прогона теста Linpack.
Ни один режим не позволяет получить точного совпадения выставленного значения с реальным (впрочем, такого просто не бывает). При использовании варианта Medium наблюдается значительная просадка, как в простое, так и под нагрузкой. High и Ultra - похожи, во втором случае просадка под нагрузкой чуть меньше. А вот вариант Extreme стоит переименовать в «Normal», только он обеспечивает пристойный алгоритм управления. Под нагрузкой напряжение почти точно соответствует выставленному. Более того, только в варианте Extreme напряжение под нагрузкой выше, чем в простое, во всех остальных случаях наблюдается просадка.
Для более высоких выставленных напряжений общая картина сохранялась, но с увеличением дельты между значениями в простое и под нагрузкой. Алгоритм Extreme: в разгоне до 4900 МГц при значении 1,4 В, напряжение в простое составляло 1,392 -1,4 В (колебания раз в 3-5 секунд), напряжение под нагрузкой 1,408 В, что тоже очень близко к заданной величине. Таким образом, веря красивым названиям «High» и «Ultra» на практике можно получить немалые просадки, что повредит стабильности системы. Мой выбор – Extreme, но если алгоритм с небольшим падением напряжения под нагрузкой является для вас более привычным – Ultra также будет неплохим вариантом.
Кстати, если использовать автоматический подбор напряжения питания – плата чудит. Например, для частоты 4000 МГц по умолчанию выставляется 1,308 В, что явно избыточно. Так что оставлять этот параметр на откуп автоматике я не рекомендую даже самым ленивым оверклокерам.
Вкратце пробегусь по остальным настройкам, а потом покажу, что дает их использование на практике.
реклама
VRM Frequency – частота переключения контроллера напряжения питания процессора. Может быть отрегулирована вручную в диапазоне 300-500 КГц с шагом 10 КГц. Эта частота напрямую влияет на нагрев, поэтому я бы не стал слишком усердствовать, можно оставить и в положении Auto.
Phase Control – с помощью этой функции можно задействовать один из алгоритмов использования фаз преобразователя. Есть три «автоматических» режима – Standard, Optimized и Extreme. В последнем случае преобразователь всегда работает «на полную», задействуя все фазы. Следовательно, он кардинально отличается от первых двух – с ними всегда происходит подстройка («включение-отключение» фаз в зависимости от нагрузки), что может не лучшим образом сказаться на стабильности. Особняком стоит Manual Ajustment – ручная регулировка. Как ни странно, задавать можно не количество используемых фаз, а скорость переключения, видимо подразумевается, что в этом случае преобразователь также работает полностью. Если уж использовать этот режим – выставлять стоит самую большую скорость Ultra Fast.
Duty Control - еще одна настройка, влияющая на характер работы преобразователя. Тут можно задействовать один из двух алгоритмов: T.Probe или Extreme. В первом случае при контроле нагрузки на каждую фазу учитываются данные температурных датчиков, с пресетом Extreme – нет. Нагрев цепей VRM на тестируемой плате невелик, так что вполне можно выставить второй вариант.
CPU Current Capability – опция, отвечающая за «диапазон мощности, подаваемой на процессор». А проще говоря - за допустимый ток по напряжению. Причем значения даны в процентах – от 100 до 140% с шагом 10%. А что будет, если не поднять значение перед разгоном? Неужели система выключится от перегрузки? – Нет, такого не произойдет. Ради порядка можно выставить среднее значение 120% и забыть об этой настройке.
Во время проведения тестов разгонного потенциала CPU использовался следующий набор настроек:
- VRM Frequency – 400 KHz
- Phase Control – Manual Ajustment – Ultra Fast
- Duty Control - Extreme
- CPU Current Capability - 120%
Результаты разгона я уже приводил выше. А теперь представляю вашему вниманию вариант «ленивый оверклокер»:
- VRM Frequency – Auto
- Phase Control - Auto
- Duty Control - Auto
- CPU Current Capability – Auto
Хе-х, а такое ведь частенько встречается.
«Ленивый оверклокер» попытался повторить результат 1,4 В - 4900 МГц. Дело закончилось BSOD на старте операционной системы. Хорошо - тогда 4800 МГц. Windows загрузился, система отработала тест из 10 прогонов Linpack, но после этого зависла с теми симптомами, которые уже описывались выше. Пришлось выставлять 4700 МГц, после чего наконец-то была достигнута стабильность. Вот так более точная настройка системы может легко принести 100-200 лишних МГц для Sandy Bridge.
При этом дело не в величине подаваемого напряжения: по данным программного мониторинга процессор «питался» точно так же, как и в первом случае. Вся соль именно в алгоритмах управления и в скорости работы преобразователя.
Следующий вопрос, заинтересовавший автора: насколько можно снизить второстепенные напряжения при разгоне системы. Логика проста – есть по крайней мере три напряжения, напрямую влияющие на нагрев процессора:
- CPU PLL – привычный параметр, напряжение питания системы фазовой подстройки частоты. Принято считать, что его рост повышает стабильность процессора при сильном разгоне.
- VCCSA – напряжение питания «Системного агента» (то, что раньше называлось Uncore Voltage).
- VCCIO – напряжение питания кольцевой шины процессора.
Интересно проверить, насколько их можно снизить без ущерба для стабильности. Ведь таким образом можно «бесплатно» выиграть пару градусов температуры под нагрузкой. Для примера опять же возьму случай максимального разгона CPU до частоты 4900 МГц при напряжении 1,4 В.
Сначала поэтапно понижалось напряжение CPU PLL. Во многих статьях по разгону Sandy Bridge подчеркивается, что оно не должно превышать значения 1,9 В. На основании проведенных опытов выяснилось, что можно взять значение сразу на полвольта меньше!
Я поэтапно понижал это напряжение шажками по 0,05 В, начав со значения 1,9 В. Оказалось, что операционную систему можно загрузить при CPU PLL V = 1,35 В. И это - на предельно разогнанном процессоре. При напряжении 1,4 В система проходила 20 прогонов Linpack. Prime95 опять сумел засечь ошибки, но они проявлялись и при стандартном значении напряжения. Таким образом, стабильность тестовой системы примерно одинакова при CPU PLL равном 1,9 В и 1,4 В!
Интересно. Проделываю то же самое для напряжения VCCSA (питание «Системного агента»). Здесь все упирается в ограничения BIOS Setup, я понизил напряжения до 0,8 В – минимально возможного значения. Никаких признаков нестабильности не наблюдалось.
Напряжение VCCIO (кольцевая шина процессора) теоретически можно понизить тоже только до 0,8 В из-за ограничений BIOS. Проверка стабильности показала, что «рабочим» является значение 0,9 В.
После всех этих мер температура самого горячего ядра процессора в Linpack снизилась приблизительно на 2 градуса (температура в тестовом помещении могла отличаться в пределах 1 градуса, судя по показаниям спиртового термометра). В чистом виде это мизерное преимущество, но всегда приятно произвести точную настройку, «отшлифовав» конфигурацию. К тому же снижение вторичных напряжений чуть разгружает подсистему питания процессора.
Цель оправдывает средства. Как вы уже поняли, не стоит слепо доверять «автоматике». За пару дней, потраченных на тесты и подбор оптимальных значений, можно улучшить свой разгон, убедиться в стабильности системы. Кому-то будет важнее выжать для рекорда еще несколько сотен мегагерц, кому-то - обеспечить максимум производительности при полном отсутствии сбоев, но объединяет таких людей одно - оверклокинг.
Надеюсь, мои заметки помогут вам в этом непростом деле.
- Компании ASUS за предоставленную на тестирование материнскую плату ASUS P8P67 PRO;
- Компании Xpert за предоставленный на тестирование процессор Intel Core i5-2500K.
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news - это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
По мере поступления видеокарт HD 7850 скопился большой объем исчерпывающей информации по каждой модели, но в рамках одной статьи невозможно было сравнить сразу все экземпляры, поскольку большая часть материала была посвящена каждому графическому ускорителю персонально. А если у нас есть конкретные данные, так почему бы не сделать сводный обзор?
Печатная плата (фазы питания памяти и PLL, микросхемы памяти, частоты видеокарт), система охлаждения, тестовый стенд, инструментарий и методика тестирования, исследование потенциала системы охлаждения (график)
Фазы питания памяти и PLL.
Во всех видеокартах применена раздельная схема питания памяти и PLL, поэтому не удивляйтесь, что найдете на них по два ШИМ-контроллера. Часть ускорителей настолько продвинутая, что поддерживает программное изменение напряжения!
AMD HD 7850 v1
реклама
- Это простая микросхема без поддержки I2C, впрочем, второй контроллер аналогично лишен возможности управлять напряжением программно.
AMD HD 7850 v2
- Для обеих фаз установлен ШИМ-контроллер APW7165C. Каждый контроллер управляет одной фазой. Легко поддается аппаратной модификации и снятию защиты по максимальной силе тока.
Sapphire HD 7850 OC
MSI R7850 Power Edition OC
- Питание памяти и PLL у видеокарты MSI осуществляется за счет управления ШИМ-контроллером uP1529P. В отличие от APW7165C он поддерживает программное управление напряжением, и это значимый плюс в копилку карты MSI. А раз их два, то и управлять можно обеими системами питания, что в итоге дает нам доступ к трем основным напряжениям!
HIS 7850 IceQ X Turbo X
Gigabyte GV-R785OC-1GD
реклама
XFX R7850 Core Edition
PowerColor AX7850 2GBD5-DHV2
ASUS HD 7850-DC-1GD5
ASUS HD 7850-DC2-2GD5
- Применены элементарные ШИМ-контроллеры GS7253 (GStek Green Solution Technology co.), которые лишены поддержки протокола I2C. Как следствие, они не поддерживают никаких рычагов управления напряжениями и так же, как и APW, работают на частоте 300 кГц, то есть никаких видимых ухудшений нет. Данные по КПД можно найти на сайтах производителей.
ASUS HD 7850-DC2T-2GD5-V2
Итак, места с первого по шестое заняли видеокарты с эталонным дизайном. Неплохо смотрится вариант MSI, в его случае основная претензия будет к не сильно распространенному ШИМ-контроллеру питания фаз GPU, поэтому только седьмое место.
На восьмом месте разместилась видеокарта Gigabyte с замененными катушками, которым свойственно попискивать. Девятое я отдам ASUS HD 7850-DC-1GD5, с полноценной шестифазной системой питания, но у которой из-за едва распространенного ШИМ-контроллера возникают трудности с разгоном. Десятое место остается за видеокартой ASUS HD 7850-DC2T-2GD5-V2 с отсутствующим транзистором в нижнем плече каждой фазы. В аутсайдерах – трехфазная система питания XFX.
Микросхемы памяти
реклама
В эталонных версиях выбор памяти сделан в пользу продукции Hynix. Память набрана восемью микросхемами и в зависимости от версии (1 или 2 Гбайта) обладает разной плотностью.
Они промаркированы как H5GQ1H24BFR и рассчитаны на частоту до 1250 МГц (эффективная частота 5000 МГц), ширина шины равна 256 бит.
Три участника из одиннадцати оборудованы микросхемами памяти производства Elpida. По своим техническим характеристикам они идентичны Hynix.
За время пребывания графических решений на рынке производители часто меняют поставщика памяти в зависимости от контрактных цен, поэтому не удивляйтесь, что в магазине вы случайно приобретете, скажем, MSI, а память там будет Elpida.
Частоты видеокарт
Штатные частоты отдельных участников завышены относительно рекомендованных 860 МГц для графического ядра и 1200 МГц для памяти.
Реальные различия в использовании видеокартой линий PCi-E в тестах 3DMark:
Сравнение X16, X8 и X4 линий PCI-e версии 3.0 в GPU-Z.
Тест в играх с разным числом линий PCI-Express
Как видите, даже при сравнении 16 линий против 1й, производительность падает лишь на 12-13%. С учетом, что 1 линии PCI-e не бывает на видеокарту, то какую бы материнскую плату Вы бы не купили и сколько бы не навесили доп. оборудования. Потеря по производительности видеокарты из-за занятости каналов PCI-E, будет не более чем разница между x16 и x4, то есть 1-2%. Что совершенно не значительно и в районе обычной погрешности теста. Так, если Вы собираетесь собирать компьютер (покупать), для дома и у Вас нет RAID масивов, 2х видеокарт и прочего оборудования, то можете покупать любую материнскую плату, в плоть до H чипсета. На производительность видеокарты, это не отразиться. Но Мы советуем выбирать чипсет B , с полноценной поддержкой 2х канальной памяти, не будет потери производительности в оперативной памяти, а дороже она в среднем, лишь на 1000 рублей.
Количество линий (каналов) PCI-E, Вы можете посмотреть самостоятельно на сайте производителя в спецификации чипсета.
Количество линий (каналов) PCI-E, Вы можете посмотреть самостоятельно на сайте производителя в спецификации чипсета.
Количество линий (каналов) PCI-E, Вы можете посмотреть самостоятельно на сайте производителя в спецификации чипсета.
Вывод по количеству линий PCI-E
Для обычного игрового ПК с 1й видеокартой, нет абсолютно никакой разницы в количестве линий PCI-E используемых по факту в материнской плате или видеокарте.
1,40 В, 4900 МГц, 75 градусов.
Проверка стабильности первоначально проводилась с использованием теста Linpack. Помимо того варианта, что представлен на скриншотах (2048 Мбайт, 10 прогонов), использовался и «усиленный режим»: объем памяти 2560 Мбайт, 20 прогонов теста. Учитывая, что система впоследствии без проблем отработала широкий набор тестов при максимальном разгоне, я посчитал такую проверку достаточной. Нестабильности не наблюдалось.
Предложение было принято и пущено в дело. Для тестирования использована последняя версия PRIME95, доступная на момент написания статьи – Prime 26.5 build 5.
Полученные данные приведены в виде таблицы:
реклама
* приводится температура самого горячего ядра CPU, усредненная температура всех четырех ядер во всех случаях ниже на 2-3 градуса.
Использован алгоритм In-Place Large FTTs, время теста – 4 часа.
Считается, что данный тест хорошо выявляет ошибки только при большом времени проведения. Идеальный вариант – 10-12 часов. Это замечательная затея, когда необходимо проверять одну частоту, но у меня - с кучей «пристрелочных» прогонов и проведением ряда других экспериментов такое тестирование затянулось бы больше, чем на неделю. Поэтому была выбрана компромиссная величина (4 часа) – очень многие ошибки могут проявиться и за этот срок. Безусловно, иногда возникает и другая ситуация: «через 8 часов теста проявилась некритическая ошибка с подсчетом результата на одном из четырех ядер». Такие «подлые» ошибки, в самом деле, могли пройти сито теста незамеченными.
Это важно для истинных фанатов «полировать» стабильность системы. Я же, принимая во внимание полную работоспособность процессора в широком наборе тестов и отсутствие проблем на протяжении двух недель (CPU исправно трудился в стенде на частоте 4900 МГц), посчитал такой фанатизм неоправданным. Тем более что необходимый результат был все равно получен.
И он оправдал затраты времени. В двух критических случаях («абсолютный» разгон до 4900 МГц и разгон при низком напряжении 1,15 В) были выявлены ошибки. Два других результата остались без изменений. Таким образом, этот тест действительно является для процессора более сложным, чем обычный Linpack, и может быть рекомендован для проверки стабильности (особенно, при наличии массы свободного времени ).
Звучит хорошо, инструмент для тестирования, кажется, найден. Но здесь необходимо учитывать еще одну ключевую особенность процессоров Sandy Bridge: они вообще плохо подходят для проверки на стабильность традиционными методами. Обычно принято рассуждать так: «нагрузим по полной, прогреем до максимума, оставим на долгое время – если будет стабилен в таких «адских» условиях, то уж обычную эксплуатацию точно выдержит».
Здесь данная логика не работает: неоднократно отмечалось, что новый 32 нм процессор после разгона способен вызвать падение Windows в «синий экран смерти» (BSOD) в совершенно безобидных ситуациях. И это притом, что до этого он без проблем выдержал испытания в Linx, Prime95, OCCT, S&M и остальных.
Достоверного объяснения такому поведению процессора нет. Однако по описанию многих подобных случаев становится понятно, что чаще всего потеря стабильности происходит при переключении между состояниями Intel C-State и в связи с работой технологии Intel EIST. Вот почему я советовал отключить их в соответствующем разделе меню BIOS Setup. «На пальцах» это объясняется очень просто – необходимо убрать все функции, которые так или иначе могут самостоятельно влиять на режим работы процессора: пусть он функционирует на жестко заданной частоте и при фиксированном напряжении – стабильнее будет. Но и после выполнения этих действий система не застрахована от вылетов, хотя их вероятность и снижается.
Я четырежды сталкивался с проблемой внезапного вылета в BSOD. Ситуация соответствовала описанной: зависания происходили при работе с офисными приложениями, при выходе из игры и просто на рабочем столе Windows в момент подключения «флэшки». Эти случаи возникали только при явном переразгоне процессора, и легко исправлялись небольшим снижением частоты.
реклама
Исходя из своего опыта, я рекомендую следующие алгоритмы проверки стабильности системы.
Быстрый вариант: 20 прогонов Linpack для нахождения грани стабильности, а в случае успеха – снижение частоты на 100 МГц для перестраховки (это не так много – в пределах 2-2,5% от итогового значения). Вероятность стабильной работы при повседневном использовании очень велика. Если же со временем система «поймает» BSOD – еще минус 100 МГц должны решить проблему в том случае, если виновником окажется процессор. «Продавливание» частоты повышением напряжения (если есть запас) также может сработать, но обычно оно эффективно только при низких (1,2-1,3 В) значениях «вольтажа». Неоднократно отмечалось, что при значениях 1,35-1,37 В и очень высоких частотах дальнейший рост напряжения может наоборот вызвать снижение порога стабильности. Тогда остается только снижать множитель.
Тщательный вариант: 20 прогонов Linpack для «пристрелки», 6-10 часов Prime95 для выявления мелких ошибок и определения итоговой частоты. Самое забавное, что и это не дает 100% страховки от последующих проблем, несмотря на трудоемкость процесса. В случае зависаний придется по-прежнему снижать частоту. В общем – «не буди лихо, пока оно тихо». Если система не «падает» - не стоит ее подвергать суточным тестам, ошибки, выявленные ими, могут никак не проявиться на практике, а вот частоту придется снижать.
К заголовку можно добавить «… и P8P67 Deluxe», поскольку организация BIOS Setup этих плат практически идентична, а схемы преобразователей питания CPU схожи (хотя на модели Deluxe его усилили четырьмя дополнительными фазами).
Настроек питания, как и положено оверклокерским продуктам, у плат много.
Loadline Calibration – стандартная система увеличения напряжения питания CPU под нагрузкой. Когда такие механизмы только появлялись, у них обычно была всего одна настройка: «выкл/вкл». Причем в первом случае получались значительные просадки под нагрузкой, а во втором – такие же значительные завышения. Сейчас дело наладилось, на всех солидных платах у Loadline Calibration есть несколько алгоритмов работы. На платах ASUS их сразу пять: Regular -> Medium -> High -> Ultra -> Extreme. Последние два режима названы очень грозно, кажется, что при их использовании система завысит напряжение питания CPU на 100500 В, взорвется и сгорит . На деле все не так страшно.
Перед проведением тестов передо мной стояла задача подобрать режим работы без просадок и завышений. Методика проста – был взят самый простой вариант разгона: 1,15 В – 4000 МГц, и проведены тесты нескольких алгоритмов с контролем подаваемого напряжения программными средствами (HWMonitor 1.17, CPU-z). По уму, конечно, стоило бы использовать аппаратный контроль с допайкой выводов на мультиметр, но и такой упрощенный метод позволяет понять направление подстройки (завышение/просадка) и величину разброса значений.
Данные опять приводятся в виде таблицы для удобства восприятия.
* снижение напряжения приводило к зависанию системы во время десятикратного прогона теста Linpack.
Ни один режим не позволяет получить точного совпадения выставленного значения с реальным (впрочем, такого просто не бывает). При использовании варианта Medium наблюдается значительная просадка, как в простое, так и под нагрузкой. High и Ultra - похожи, во втором случае просадка под нагрузкой чуть меньше. А вот вариант Extreme стоит переименовать в «Normal», только он обеспечивает пристойный алгоритм управления. Под нагрузкой напряжение почти точно соответствует выставленному. Более того, только в варианте Extreme напряжение под нагрузкой выше, чем в простое, во всех остальных случаях наблюдается просадка.
Для более высоких выставленных напряжений общая картина сохранялась, но с увеличением дельты между значениями в простое и под нагрузкой. Алгоритм Extreme: в разгоне до 4900 МГц при значении 1,4 В, напряжение в простое составляло 1,392 -1,4 В (колебания раз в 3-5 секунд), напряжение под нагрузкой 1,408 В, что тоже очень близко к заданной величине. Таким образом, веря красивым названиям «High» и «Ultra» на практике можно получить немалые просадки, что повредит стабильности системы. Мой выбор – Extreme, но если алгоритм с небольшим падением напряжения под нагрузкой является для вас более привычным – Ultra также будет неплохим вариантом.
Кстати, если использовать автоматический подбор напряжения питания – плата чудит. Например, для частоты 4000 МГц по умолчанию выставляется 1,308 В, что явно избыточно. Так что оставлять этот параметр на откуп автоматике я не рекомендую даже самым ленивым оверклокерам.
Вкратце пробегусь по остальным настройкам, а потом покажу, что дает их использование на практике.
реклама
VRM Frequency – частота переключения контроллера напряжения питания процессора. Может быть отрегулирована вручную в диапазоне 300-500 КГц с шагом 10 КГц. Эта частота напрямую влияет на нагрев, поэтому я бы не стал слишком усердствовать, можно оставить и в положении Auto.
Phase Control – с помощью этой функции можно задействовать один из алгоритмов использования фаз преобразователя. Есть три «автоматических» режима – Standard, Optimized и Extreme. В последнем случае преобразователь всегда работает «на полную», задействуя все фазы. Следовательно, он кардинально отличается от первых двух – с ними всегда происходит подстройка («включение-отключение» фаз в зависимости от нагрузки), что может не лучшим образом сказаться на стабильности. Особняком стоит Manual Ajustment – ручная регулировка. Как ни странно, задавать можно не количество используемых фаз, а скорость переключения, видимо подразумевается, что в этом случае преобразователь также работает полностью. Если уж использовать этот режим – выставлять стоит самую большую скорость Ultra Fast.
Duty Control - еще одна настройка, влияющая на характер работы преобразователя. Тут можно задействовать один из двух алгоритмов: T.Probe или Extreme. В первом случае при контроле нагрузки на каждую фазу учитываются данные температурных датчиков, с пресетом Extreme – нет. Нагрев цепей VRM на тестируемой плате невелик, так что вполне можно выставить второй вариант.
CPU Current Capability – опция, отвечающая за «диапазон мощности, подаваемой на процессор». А проще говоря - за допустимый ток по напряжению. Причем значения даны в процентах – от 100 до 140% с шагом 10%. А что будет, если не поднять значение перед разгоном? Неужели система выключится от перегрузки? – Нет, такого не произойдет. Ради порядка можно выставить среднее значение 120% и забыть об этой настройке.
Во время проведения тестов разгонного потенциала CPU использовался следующий набор настроек:
- VRM Frequency – 400 KHz
- Phase Control – Manual Ajustment – Ultra Fast
- Duty Control - Extreme
- CPU Current Capability - 120%
Результаты разгона я уже приводил выше. А теперь представляю вашему вниманию вариант «ленивый оверклокер»:
- VRM Frequency – Auto
- Phase Control - Auto
- Duty Control - Auto
- CPU Current Capability – Auto
Хе-х, а такое ведь частенько встречается.
«Ленивый оверклокер» попытался повторить результат 1,4 В - 4900 МГц. Дело закончилось BSOD на старте операционной системы. Хорошо - тогда 4800 МГц. Windows загрузился, система отработала тест из 10 прогонов Linpack, но после этого зависла с теми симптомами, которые уже описывались выше. Пришлось выставлять 4700 МГц, после чего наконец-то была достигнута стабильность. Вот так более точная настройка системы может легко принести 100-200 лишних МГц для Sandy Bridge.
При этом дело не в величине подаваемого напряжения: по данным программного мониторинга процессор «питался» точно так же, как и в первом случае. Вся соль именно в алгоритмах управления и в скорости работы преобразователя.
Следующий вопрос, заинтересовавший автора: насколько можно снизить второстепенные напряжения при разгоне системы. Логика проста – есть по крайней мере три напряжения, напрямую влияющие на нагрев процессора:
- CPU PLL – привычный параметр, напряжение питания системы фазовой подстройки частоты. Принято считать, что его рост повышает стабильность процессора при сильном разгоне.
- VCCSA – напряжение питания «Системного агента» (то, что раньше называлось Uncore Voltage).
- VCCIO – напряжение питания кольцевой шины процессора.
Интересно проверить, насколько их можно снизить без ущерба для стабильности. Ведь таким образом можно «бесплатно» выиграть пару градусов температуры под нагрузкой. Для примера опять же возьму случай максимального разгона CPU до частоты 4900 МГц при напряжении 1,4 В.
Сначала поэтапно понижалось напряжение CPU PLL. Во многих статьях по разгону Sandy Bridge подчеркивается, что оно не должно превышать значения 1,9 В. На основании проведенных опытов выяснилось, что можно взять значение сразу на полвольта меньше!
Я поэтапно понижал это напряжение шажками по 0,05 В, начав со значения 1,9 В. Оказалось, что операционную систему можно загрузить при CPU PLL V = 1,35 В. И это - на предельно разогнанном процессоре. При напряжении 1,4 В система проходила 20 прогонов Linpack. Prime95 опять сумел засечь ошибки, но они проявлялись и при стандартном значении напряжения. Таким образом, стабильность тестовой системы примерно одинакова при CPU PLL равном 1,9 В и 1,4 В!
Интересно. Проделываю то же самое для напряжения VCCSA (питание «Системного агента»). Здесь все упирается в ограничения BIOS Setup, я понизил напряжения до 0,8 В – минимально возможного значения. Никаких признаков нестабильности не наблюдалось.
Напряжение VCCIO (кольцевая шина процессора) теоретически можно понизить тоже только до 0,8 В из-за ограничений BIOS. Проверка стабильности показала, что «рабочим» является значение 0,9 В.
После всех этих мер температура самого горячего ядра процессора в Linpack снизилась приблизительно на 2 градуса (температура в тестовом помещении могла отличаться в пределах 1 градуса, судя по показаниям спиртового термометра). В чистом виде это мизерное преимущество, но всегда приятно произвести точную настройку, «отшлифовав» конфигурацию. К тому же снижение вторичных напряжений чуть разгружает подсистему питания процессора.
Цель оправдывает средства. Как вы уже поняли, не стоит слепо доверять «автоматике». За пару дней, потраченных на тесты и подбор оптимальных значений, можно улучшить свой разгон, убедиться в стабильности системы. Кому-то будет важнее выжать для рекорда еще несколько сотен мегагерц, кому-то - обеспечить максимум производительности при полном отсутствии сбоев, но объединяет таких людей одно - оверклокинг.
Надеюсь, мои заметки помогут вам в этом непростом деле.
- Компании ASUS за предоставленную на тестирование материнскую плату ASUS P8P67 PRO;
- Компании Xpert за предоставленный на тестирование процессор Intel Core i5-2500K.
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news - это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
По мере поступления видеокарт HD 7850 скопился большой объем исчерпывающей информации по каждой модели, но в рамках одной статьи невозможно было сравнить сразу все экземпляры, поскольку большая часть материала была посвящена каждому графическому ускорителю персонально. А если у нас есть конкретные данные, так почему бы не сделать сводный обзор?
Печатная плата (фазы питания памяти и PLL, микросхемы памяти, частоты видеокарт), система охлаждения, тестовый стенд, инструментарий и методика тестирования, исследование потенциала системы охлаждения (график)
Фазы питания памяти и PLL.
Во всех видеокартах применена раздельная схема питания памяти и PLL, поэтому не удивляйтесь, что найдете на них по два ШИМ-контроллера. Часть ускорителей настолько продвинутая, что поддерживает программное изменение напряжения!
AMD HD 7850 v1
реклама
- Это простая микросхема без поддержки I2C, впрочем, второй контроллер аналогично лишен возможности управлять напряжением программно.
AMD HD 7850 v2
- Для обеих фаз установлен ШИМ-контроллер APW7165C. Каждый контроллер управляет одной фазой. Легко поддается аппаратной модификации и снятию защиты по максимальной силе тока.
Sapphire HD 7850 OC
MSI R7850 Power Edition OC
- Питание памяти и PLL у видеокарты MSI осуществляется за счет управления ШИМ-контроллером uP1529P. В отличие от APW7165C он поддерживает программное управление напряжением, и это значимый плюс в копилку карты MSI. А раз их два, то и управлять можно обеими системами питания, что в итоге дает нам доступ к трем основным напряжениям!
HIS 7850 IceQ X Turbo X
Gigabyte GV-R785OC-1GD
реклама
XFX R7850 Core Edition
PowerColor AX7850 2GBD5-DHV2
ASUS HD 7850-DC-1GD5
ASUS HD 7850-DC2-2GD5
- Применены элементарные ШИМ-контроллеры GS7253 (GStek Green Solution Technology co.), которые лишены поддержки протокола I2C. Как следствие, они не поддерживают никаких рычагов управления напряжениями и так же, как и APW, работают на частоте 300 кГц, то есть никаких видимых ухудшений нет. Данные по КПД можно найти на сайтах производителей.
ASUS HD 7850-DC2T-2GD5-V2
Итак, места с первого по шестое заняли видеокарты с эталонным дизайном. Неплохо смотрится вариант MSI, в его случае основная претензия будет к не сильно распространенному ШИМ-контроллеру питания фаз GPU, поэтому только седьмое место.
На восьмом месте разместилась видеокарта Gigabyte с замененными катушками, которым свойственно попискивать. Девятое я отдам ASUS HD 7850-DC-1GD5, с полноценной шестифазной системой питания, но у которой из-за едва распространенного ШИМ-контроллера возникают трудности с разгоном. Десятое место остается за видеокартой ASUS HD 7850-DC2T-2GD5-V2 с отсутствующим транзистором в нижнем плече каждой фазы. В аутсайдерах – трехфазная система питания XFX.
Микросхемы памяти
реклама
В эталонных версиях выбор памяти сделан в пользу продукции Hynix. Память набрана восемью микросхемами и в зависимости от версии (1 или 2 Гбайта) обладает разной плотностью.
Они промаркированы как H5GQ1H24BFR и рассчитаны на частоту до 1250 МГц (эффективная частота 5000 МГц), ширина шины равна 256 бит.
Три участника из одиннадцати оборудованы микросхемами памяти производства Elpida. По своим техническим характеристикам они идентичны Hynix.
За время пребывания графических решений на рынке производители часто меняют поставщика памяти в зависимости от контрактных цен, поэтому не удивляйтесь, что в магазине вы случайно приобретете, скажем, MSI, а память там будет Elpida.
Частоты видеокарт
Штатные частоты отдельных участников завышены относительно рекомендованных 860 МГц для графического ядра и 1200 МГц для памяти.
Тестовый стенд
Перечень используемых контрольно-измерительных приборов и инструментов
- Шумомер: Center 320;
- Мультиметр: Fluke 289;
- Тарификатор электроэнергии: E305EMG;
- Микрофон: Philips SBC ME570.
Q: Какие контроллеры напряжения используются на материнских платах и видеокартах? Где скачать документацию к ним? Сколько фаз они поддерживают? Какие контроллеры напряжения поддерживают управление через шину I2C или SMBus (например, для реализации программного вольтмода)?
A: Ответы на все эти вопросы вы найдете в этой таблице:
MSI N260GTX Lightning (non-reference)
MSI N275GTX Lightning (non-reference)
MSI R4890 Cyclone (non-reference)
ASUS ENGTS450 DirectCU TOP (non-reference)
Radeon HD6870 (reference)
GeForce GTX460 / GTX465 (reference)
Конечно, этот список далеко не полный .
Автор и Редакция выражает отдельную благодарность TiN за помощь по некоторым вопросам.
Современные видеокарты имеют на борту сложную систему электропитания графического процессора. Во многом она похожа на систему питания центрального процессора на материнской плате.
Сердцем этой схемы является 3-х фазный ШИМ контроллер, управляемый программно. Если сказать точнее, то им можно управлять посредством оверклокингового софта. Подняв в программе значение напряжения на ГПУ мы можем разогнать графический процессор. Увеличив значение слишком много, можно спалить ГПУ :)
На рисунке ниже изображена схема преобразователя на 3-х транзисторах MOSFET и драйвере. Эти транзисторы n канальные, обладают малым сопротивлением в открытом канале Сток Исток . Мосфет транзисторы способны пропустить ток более 30 Ампер. Драйвером управляет ШИМ контроллер.
Микросхема драйвера имеет вход разрешения работы, служащий для блокировки преобразователя внешней схемой при перегрузке или перегреве видеокарты.
Графический процессор питается от 3-х преобразователей, входное напряжение на которых 12 Вольт а выходное 1.05 Вольт.
На скриншоте изображена осциллограмма 2-х "лучей" сигналов на входах (затворах) полевых транзисторов VT1 и VT4
Когда открыт верхний ключ, ток протекает через дроссель L1 в нагрузку. Когда микросхема драйвера выключает верхний ключ, он закрывается и через малый промежуток времени DT открываются нижние ключи и ток протекает через транзисторы VT4 и VT5 .
Время DT необходимо для исключения вероятности состояния одновременно открытых транзисторов верхнего и нижнего плеча. В этом случае произошел бы пробой верхнего. Это самая опасная ситуация - при этом 12 В пойдет в 1 Вольтовый ГПУ, вызвав его повреждение.
С каждого канала преобразователей снимается сигнал обратной связи, сообщающий ШИМ контроллеру о текущем уровне напряжения на выходе преобразователя.
При превышении заданной температуры , по сигналу с терморезистора, логическая схема отправляет в драйвер сигнал запрещения работы, и конвертер закрывает оба ключа, переходя в режим защиты.
Наиболее частые неисправности схемы питания процессора видеокарт - пробой одного или нескольких транзисторов, как следствие возможен выход из строя ГПУ , неисправность ШИМ контроллера.
Q: Как правильно определить используемое количество фаз?
A: Для начала, нужно определить к какому напряжению относятся расположенные на плате элементы систем питания. В случае сомнений можно использовать мультиметр для замеров напряжения на дросселях. Запоминаем количество дросселей, относящихся к нужному нам напряжению, исключив из них те, что стоят на входном напряжении (обычно это одна из линий БП – +12V/+5V/+3.3V). Далее недалеко от них находим микросхему контроллера напряжения. По маркировке контроллера определяем производителя и модель. Ищем информацию об этом контроллере. Сначала конечно стоит поискать последнюю версию datasheet на сайте производителя или хотя бы страницу с кратким описанием, распиновкой и схемой включения. Если не получается найти на нужную нам модель, попробуйте поискать по маркировке без буквенных суффиксов (то есть без "А", "B", "CRZ", "CBZ" и т.п. на конце маркировки). Не всегда различные вариации одного и того же контроллера существенно отличаются между собой. Но нередко для них создается и выкладывается один общий файл с документацией. Также в сети существуют архивы с даташитами, в том числе с теми, что были удалены с сайтов производителей.
После того как узнаем максимальное количество фаз, поддерживаемых контроллером, сравниваем его с количеством дросселей, определенных ранее. Если это количество совпало, значит с большой долей вероятности система питания реализована без виртуальных фаз и количество дросселей равно количеству фаз. Но могут быть и исключения – например, если задействована только половина из возможных фаз контроллера, но при этом на каждую фазу установлено по два дросселя (мне такие варианты пока не встречались, но теоретически они тоже возможны). Если дросселей меньше, чем количество фаз контроллера, это означает, что не все фазы контроллера были задействованы и количество фаз равно количеству дросселей. Если же дросселей больше (в 2 или даже 3 раза), чем поддерживает контроллер напряжения, то тут у нас вариант с виртуальными фазами. В этом случае количество реальных фаз определяется контроллером напряжения, а количество виртуальных фаз - дросселями.
Сложнее всего, когда по контроллеру напряжения нет никакой информации в свободном доступе. В этом случае о его характеристиках остается судить лишь по косвенным признакам. Но даже в этом случае можно попытаться определить количество фаз по количеству драйверов. Необходимо только учитывать, что драйверы существуют как одноканальные (управляют только одной парой мосфетов), так и двухканальные (управляют сразу двумя парами мосфетов). Двухканальных драйверов достаточно вдвое меньше, чем одноканальных, чтобы обеспечить работу такого же количества фаз.
В случае если система питания основана на контроллере производства Intersil или uPI Semiconductor, можно попробовать поикать микросхемы ISL6611A или uP6284, использующиеся для удвоения фаз. Шесть таких микросхем в сочетании с 6-фазным контроллером позволяют получить 12 независимых фаз в системе питания, без использования параллельного соединения.
Q: Какие напряжения на видеокартах используют системы питания с 1 или более фаз?
A: Основные напряжения на видеокартах следующие:
- Напряжение на графическом процессоре – GPU Voltage (Vgpu). Возможные варианты – от 1-й фазы на low-end видеокартах до 16 виртуальных на топовых видеокартах.
- Общее напряжение на видеопамяти (когда Vddq равно Vdd) – memory voltage (Vmem). Обычно 1, 2 или 3 фазы. На простых видеокартах может стоять LDO.
- Раздельные напряжения на видеопамяти (когда Vddq не равно Vdd). Обычно по одной фазе на Vddq и Vdd.
- Напряжение на контроллере памяти (Vddci) – присутствует только на видеокартах, требующих использования отдельного напряжения для питания контроллера памяти в GPU (все верхние модели ATI Radeon, начиная с X1800/X1900/X1950). Обычно 1 или 2 фазы.
- Напряжения остальных компонентов (PCI-E Voltage, коммутаторы линий PCI-E, микросхемы NVIO, переходные мосты HSI и Rialto) практически никогда не используют что-то более сложное, чем LDO, поэтому их можно не рассматривать.
Система охлаждения
У каждого производителя есть свой взгляд на наиболее эффективную, дешевую и легкую к производству систему охлаждения. Снимать с видеокарт конструкцию СО и проводить тест на отдельной системе большого смысла нет. Лучшая система та, что максимально адаптирована к настройкам напряжения, правильно разведена, с оптимальным подбором вентиляторов.
Раз уж речь зашла о вентиляторах, то необходимо сказать, что ни один производитель не ставит качественные модели в системы охлаждения, хотя бы из тех, стоимость которых выше 500 рублей в розницу за одну штуку. Поэтому не удивляйтесь, если спустя год интенсивной работы видеокарты появится дополнительный шум или вентилятор вовсе выйдет из строя.
Читайте также: